DE102018123010A1 - RADIATION-EMITTING COMPONENT - Google Patents

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DE102018123010A1
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Sebastian Stoll
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Abstract

Es wird ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben, mit- einem ersten Halbleiterchip (1), der im Betrieb blaues Licht (51) emittiert,- einem zweiten Halbleiterchip (2), der im Betrieb cyanfarbiges Licht (52) emittiert, und- einem Konversionselement (3), das im Betrieb Sekundärstrahlung (53) emittiert, wobei- das Konversionselement (3) dem ersten Halbleiterchip (1) nachgeordnet ist,- das Konversionselement (3) die Sekundärstrahlung (53) unter Anregung mit dem blauen Licht (51) des ersten Halbleiterchips (1) emittiert, und- die Sekundärstrahlung (53) sich mit dem blauen Licht (51) zu warmweißem Licht (54) mischt.A radiation-emitting component is specified, with - a first semiconductor chip (1), which emits blue light (51) during operation, - a second semiconductor chip (2), which emits cyan-colored light (52) during operation, and - a conversion element (3 ), which emits secondary radiation (53) during operation, the conversion element (3) being arranged downstream of the first semiconductor chip (1), the conversion element (3) the secondary radiation (53) under excitation with the blue light (51) of the first semiconductor chip (1) emits, and - the secondary radiation (53) mixes with the blue light (51) to warm white light (54).

Description

Es wird ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben.A radiation-emitting component is specified.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein strahlungsemittierendes Bauelement anzugeben, das besonders flexibel einsetzbar ist.One task to be solved is to specify a radiation-emitting component that can be used particularly flexibly.

Das strahlungsemittierende Bauelement strahlt im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht ab. Das strahlungsemittierende Bauelement kann bevorzugt dafür vorgesehen sein, im Betrieb weißes Licht zu erzeugen. Das strahlungsemittierende Bauelement kann beispielsweise als Leuchtmittel in einer Leuchte Verwendung finden. Ferner ist es möglich, dass das strahlungsemittierende Bauelement selbst eine Leuchte bildet.During operation, the radiation-emitting component emits electromagnetic radiation, in particular light. The radiation-emitting component can preferably be provided for generating white light during operation. The radiation-emitting component can be used, for example, as a lamp in a luminaire. Furthermore, it is possible for the radiation-emitting component itself to form a lamp.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das strahlungsemittierende Bauelement einen ersten Halbleiterchip, der im Betrieb blaues Licht emittiert. Bei dem ersten Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen Laserdiodenchip oder einen Leuchtdiodenchip. Der erste Halbleiterchip erzeugt im Betrieb blaues Licht vorzugsweise direkt in einem aktiven Bereich eines Halbleiterkörpers. Das heißt, der erste Halbleiterchip erzeugt im Betrieb das blaue Licht ohne Einsatz eines Leuchtstoffs. Dadurch ist es möglich, dass das blaue Licht mit einer besonders geringen spektralen Halbwertsbreite emittiert wird. Das blaue Licht weist dabei eine Peakwellenlänge auf, bei der die Intensität des blauen Lichts maximal ist. Beispielsweise liegt die Peakwellenlänge des blauen Lichts zwischen wenigstens 450 nm und höchstens 478 nm.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the radiation-emitting component comprises a first semiconductor chip which emits blue light during operation. The first semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip such as a laser diode chip or a light-emitting diode chip. In operation, the first semiconductor chip preferably generates blue light directly in an active region of a semiconductor body. This means that the first semiconductor chip generates the blue light during operation without the use of a phosphor. This makes it possible for the blue light to be emitted with a particularly narrow spectral half-width. The blue light has a peak wavelength at which the intensity of the blue light is at a maximum. For example, the peak wavelength of the blue light is between at least 450 nm and at most 478 nm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das strahlungsemittierende Bauelement einen zweiten Halbleiterchip, der im Betrieb cyanfarbiges Licht emittiert. Bei dem zweiten Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen Laserdiodenchip oder einen Leuchtdiodenchip. Der zweite Halbleiterchip erzeugt im Betrieb cyanfarbiges Licht vorzugsweise direkt in einem aktiven Bereich eines Halbleiterkörpers. Das heißt, der zweite Halbleiterchip erzeugt im Betrieb das cyanfarbige Licht ohne Einsatz eines Leuchtstoffs. Dadurch ist es möglich, dass das cyanfarbige Licht mit einer besonders geringen spektralen Halbwertsbreite emittiert wird. Das cyanfarbige Licht weist dabei eine Peakwellenlänge auf, bei der die Intensität des cyanfarbigen Lichts maximal ist. Beispielsweise liegt die Peakwellenlänge des cyanfarbigen Lichts zwischen wenigstens 480 nm und höchstens 490 nm.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the radiation-emitting component comprises a second semiconductor chip, which emits cyan-colored light during operation. The second semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip such as a laser diode chip or a light-emitting diode chip. In operation, the second semiconductor chip preferably generates cyan-colored light directly in an active region of a semiconductor body. This means that the second semiconductor chip generates the cyan-colored light during operation without the use of a phosphor. This makes it possible for the cyan-colored light to be emitted with a particularly narrow spectral half-width. The cyan light has a peak wavelength at which the intensity of the cyan light is at a maximum. For example, the peak wavelength of the cyan light is between at least 480 nm and at most 490 nm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Bauelement ein Konversionselement, das im Betrieb Sekundärstrahlung emittiert. Das Konversionselement umfasst zumindest einen Leuchtstoff oder besteht aus zumindest einem Leuchtstoff. Das Konversionselement wird mit einer Primärstrahlung angeregt und emittiert die Sekundärstrahlung, die vorzugsweise niederenergetischer ist als die Primärstrahlung.In accordance with at least one embodiment of the radiation-emitting component, the component comprises a conversion element which emits secondary radiation during operation. The conversion element comprises at least one phosphor or consists of at least one phosphor. The conversion element is excited with primary radiation and emits the secondary radiation, which is preferably lower-energy than the primary radiation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements ist das Konversionselement dem ersten Halbleiterchip nachgeordnet. Das heißt, das Konversionselement folgt dem ersten Halbleiterchip beispielsweise in einer Abstrahlrichtung des blauen Lichts nach, so dass blaues Licht des ersten Halbleiterchips zumindest zum Teil in das Konversionselement tritt. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass der erste Halbleiterchip in das Konversionselement eingebettet ist oder das Konversionselement den ersten Halbleiterchip an einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips direkt oder in einem Abstand nachgeordnet ist.In accordance with at least one embodiment of the radiation-emitting component, the conversion element is arranged downstream of the first semiconductor chip. This means that the conversion element follows the first semiconductor chip, for example, in a radiation direction of the blue light, so that blue light from the first semiconductor chip at least partially enters the conversion element. It is possible, for example, for the first semiconductor chip to be embedded in the conversion element or for the conversion element to be arranged directly or at a distance from the first semiconductor chip on a radiation exit surface of the semiconductor chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements emittiert das Konversionselement die Sekundärstrahlung unter Anregung mit dem blauen Licht des ersten Halbleiterchips. Das heißt, der zumindest eine Leuchtstoff des Konversionselements ist dazu eingerichtet, das blaue Licht zumindest zum Teil zu absorbieren und die niederenergetische Sekundärstrahlung zu reemittieren. Beispielsweise sind der erste Halbleiterchip und das Konversionselement aufeinander abgestimmt, so dass die Peakwellenlänge des blauen Lichts im Bereich der maximalen Absorption des zumindest einen Leuchtstoffs des Konversionselements liegt.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the conversion element emits the secondary radiation with excitation with the blue light of the first semiconductor chip. This means that the at least one phosphor of the conversion element is set up to at least partially absorb the blue light and to re-emit the low-energy secondary radiation. For example, the first semiconductor chip and the conversion element are matched to one another, so that the peak wavelength of the blue light is in the range of the maximum absorption of the at least one phosphor of the conversion element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements mischt sich die Sekundärstrahlung des Konversionselements mit dem blauen Licht zu warmweißem Licht. Das heißt, das Konversionselement ist dazu vorgesehen, unter Anregung mit dem blauen Licht warmweißes Licht abzustrahlen. Leuchtstoffe für entsprechende Konversionselemente sind beispielsweise in den Druckschriften WO 2011/020751 A1 , WO 2011/020756 A1 und WO 2013/056895 A1 beschrieben. Die Offenbarung dieser Druckschriften wird hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the secondary radiation of the conversion element mixes with the blue light to warm-white light. This means that the conversion element is intended to emit warm white light under excitation with the blue light. Phosphors for corresponding conversion elements are, for example, in the publications WO 2011/020751 A1 , WO 2011/020756 A1 and WO 2013/056895 A1 described. The disclosure of these publications is hereby expressly incorporated by reference.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Bauelement einen ersten Halbleiterchip, der im Betrieb blaues Licht emittiert, einen zweiten Halbleiterchip, der im Betrieb cyanfarbiges Licht emittiert, ein Konversionselement, das im Betrieb Sekundärstrahlung emittiert. Dabei ist das Konversionselement dem ersten Halbleiterchip nachgeordnet, das Konversionselement emittiert die Sekundärstrahlung unter Anregung mit dem blauen Licht des ersten Halbleiterchips und die Sekundärstrahlung mischt sich mit dem blauen Licht zu warmweißem Licht.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the component comprises a first semiconductor chip that emits blue light during operation, a second semiconductor chip that emits cyan-colored light during operation, a conversion element that emits secondary radiation during operation. The conversion element is arranged downstream of the first semiconductor chip that Conversion element emits the secondary radiation with excitation with the blue light of the first semiconductor chip and the secondary radiation mixes with the blue light to warm white light.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements ist das Bauelement dazu eingerichtet, im Betrieb Mischlicht aus dem warmweißen Licht und dem cyanfarbigen Licht zu emittieren. Eine Mischung des warmweißen Lichts mit dem cyanfarbigen Licht kann beispielsweise mit Hilfe eines optischen Elements erfolgen, welches dem ersten Halbleiterchip, dem zweiten Halbleiterchip und dem Konversionselement nachgeordnet ist. Ferner ist es möglich, dass die Lichtmischung dadurch erreicht wird, dass das Konversionselement dem ersten Halbleiterchip und dem zweiten Halbleiterchip nachgeordnet ist. Auf diese Weise kann das Konversionselement nicht nur zur Erzeugung von Sekundärstrahlung dienen, sondern bewirkt auch eine Durchmischung des warmweißen Lichts mit dem cyanfarbigen Licht des zweiten Halbleiterchips.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the component is set up to emit mixed light from the warm-white light and the cyan-colored light during operation. The warm white light can be mixed with the cyan-colored light, for example, with the aid of an optical element which is arranged downstream of the first semiconductor chip, the second semiconductor chip and the conversion element. Furthermore, it is possible for the light mixing to be achieved in that the conversion element is arranged downstream of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip. In this way, the conversion element can not only serve to generate secondary radiation, but also causes the warm white light to be mixed with the cyan-colored light of the second semiconductor chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements sind der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip unabhängig voneinander betreibbar. Das heißt, beim strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement kann entweder der erste Halbleiterchip betrieben werden oder es kann der zweite Halbleiterchip betrieben werden oder der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip können zu gleichen Zeiten betrieben werden.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the first semiconductor chip and the second semiconductor chip can be operated independently of one another. That is, in the radiation-emitting semiconductor component, either the first semiconductor chip can be operated or the second semiconductor chip can be operated or the first semiconductor chip and the second semiconductor chip can be operated at the same times.

Dies kann beispielsweise durch eine Kontrollvorrichtung erfolgen, die Teil des strahlungsemittierenden Bauelements sein kann oder die separat zum strahlungsemittierenden Bauelement angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, wenigstens ein strahlungsemittierendes Bauelement zu betreiben.This can be done, for example, by a control device which can be part of the radiation-emitting component or which is arranged separately from the radiation-emitting component and is set up to operate at least one radiation-emitting component.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements ist die Farbtemperatur des Mischlichts einstellbar. Das heißt, die Farbtemperatur des Mischlichts kann zumindest aus zwei Werten ausgewählt werden. Ferner ist es möglich, dass die Farbtemperatur des Mischlichts aus mehr als zwei Werten auswählbar ist oder die Farbtemperatur des Mischlichts quasi stufenlos einstellbar ist.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the color temperature of the mixed light can be adjusted. This means that the color temperature of the mixed light can be selected from at least two values. Furthermore, it is possible that the color temperature of the mixed light can be selected from more than two values, or that the color temperature of the mixed light can be adjusted virtually continuously.

Es hat sich herausgestellt, dass strahlungsemittierende Bauelemente vorteilhaft sind, bei denen die korrelierte Farbtemperatur (kurz die Farbtemperatur) des emittierenden weißen Lichts einstellbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Farbtemperatur in einem vorgebbaren Temperaturbereich veränderbar ist, ohne dass es zu Inhomogenitäten hinsichtlich der Farbortverteilung über eine lichtemittierende Fläche des strahlungsemittierenden Bauelements kommt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Durchstimmung der Farbtemperatur innerhalb des Bauelements erfolgt, so dass keine Anpassung einer externen Optik notwendig ist.It has been found that radiation-emitting components in which the correlated color temperature (briefly the color temperature) of the emitting white light can be set are advantageous. It is advantageous if the color temperature can be changed within a predeterminable temperature range without there being inhomogeneities with regard to the color location distribution over a light-emitting surface of the radiation-emitting component. Furthermore, it is advantageous if the color temperature is adjusted within the component, so that no adaptation of external optics is necessary.

Es hat sich dabei gezeigt, dass durch die Verwendung eines cyanfarbigen zweiten Halbleiterchips in Verbindung mit einem ersten Halbleiterchip und einem Konversionselement, die zusammen warmweißes Licht emittieren, die Farbtemperatur unter Beibehaltung eines hohen Farbwiedergabewerts verändert und eingestellt werden kann.It has been shown that by using a cyan-colored second semiconductor chip in conjunction with a first semiconductor chip and a conversion element, which together emit warm white light, the color temperature can be changed and adjusted while maintaining a high color rendering value.

Durch den Betrieb des zweiten Halbleiterchips, der im Betrieb cyanfarbiges Licht emittiert, ist es möglich, die Farbtemperatur Richtung kaltweißes Licht zu verschieben. Das heißt, je größer die Intensität ist, mit der der zweite Halbleiterchip im Vergleich zum ersten Halbleiterchip betrieben wird, oder je größer die Leistung ist, mit der der zweite Halbleiterchip im Vergleich zum ersten Halbleiterchip betrieben wird, desto stärker kann die Farbtemperatur in den kaltweißen Bereich verschoben werden.By operating the second semiconductor chip, which emits cyan-colored light during operation, it is possible to shift the color temperature towards cold white light. That is, the greater the intensity with which the second semiconductor chip is operated in comparison to the first semiconductor chip, or the greater the power with which the second semiconductor chip is operated in comparison to the first semiconductor chip, the stronger the color temperature in the cold white Area to be moved.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements ist die Farbtemperatur des Mischlichts zwischen einem niedrigsten Wert und einem höchsten Wert einstellbar, wobei der Unterschied zwischen dem niedrigsten Wert und dem höchsten Wert wenigstens 1500 K beträgt.In accordance with at least one embodiment of the radiation-emitting component, the color temperature of the mixed light can be set between a lowest value and a highest value, the difference between the lowest value and the highest value being at least 1500 K.

Für den niedrigsten Wert der Farbtemperatur des Mischlichts wird beispielsweise zur Erzeugung von warmweißem Licht der cyanfarbige zweite Halbleiterchip nicht betrieben. Für den höchsten Wert und damit kaltweißes Licht ist es beispielsweise möglich, den zweiten Halbleiterchip mit maximaler Leistung oder maximaler Intensität zu betreiben. For the lowest value of the color temperature of the mixed light, for example to generate warm white light, the cyan-colored second semiconductor chip is not operated. For the highest value and thus cold white light, it is possible, for example, to operate the second semiconductor chip with maximum power or maximum intensity.

Der erste Halbleiterchip, der im Betrieb blaues Licht emittiert und der das Konversionselement hauptsächlich anregt, kann dabei entweder immer mit gleicher Intensität oder Leistung betrieben werden oder die Intensität und/oder Leistung, mit der der erste Halbleiterchip betrieben wird, wird für eine Veränderung der Farbtemperatur zum höchsten Wert hin reduziert. Je nach dem Verhältnis der Intensitäten und/oder Leistungen, mit denen der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip betrieben werden, kann die Farbtemperatur und damit der Farbort des emittierten Mischlichts kontinuierlich oder quasi kontinuierlich eingestellt werden. „Quasi kontinuierlich“ heißt dabei, dass die Änderung der Farbtemperatur so erfolgt, dass sie für den menschlichen Betrachter gerade noch wahrnehmbar ist.The first semiconductor chip, which emits blue light during operation and which mainly excites the conversion element, can either always be operated with the same intensity or power or the intensity and / or power with which the first semiconductor chip is operated is used to change the color temperature reduced to the highest value. Depending on the ratio of the intensities and / or powers with which the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are operated, the color temperature and thus the color location of the emitted mixed light can be set continuously or quasi continuously. “Quasi-continuous” means that the change in color temperature takes place in such a way that it can just be perceived by the human viewer.

Beispielsweise beträgt ein niedrigster Wert für die Farbtemperatur des Mischlichts 3000 K und ein höchster Wert für die Farbtemperatur des Mischlichts beträgt 5000 K.For example, a lowest value for the color temperature of the mixed light is 3000 K and a maximum value for the color temperature of the mixed light is 5000 K.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements ist das Konversionselement dem zweiten Halbleiterchip nachgeordnet. Dazu können beispielsweise der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip in das Konversionselement eingebettet sein. In diesem Fall ist das strahlungsemittierende Bauelement besonders kompakt ausgebildet, da beide optoelektronischen Halbleiterchips in das gleiche Konversionselement eingebettet sind. Das Konversionselement dient dann auch zur Durchmischung des cyanfarbigen Lichts mit dem warmweißen Licht, wodurch auf weitere Mischoptiken verzichtet werden kann.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the conversion element is arranged downstream of the second semiconductor chip. For this purpose, for example, the first semiconductor chip and the second semiconductor chip can be embedded in the conversion element. In this case, the radiation-emitting component is of particularly compact design, since both optoelectronic semiconductor chips are embedded in the same conversion element. The conversion element then also serves to mix the cyan-colored light with the warm-white light, as a result of which further mixing optics can be dispensed with.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements sind der erste Halbleiterchip, der zweite Halbleiterchip und das Konversionselement in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse weist beispielsweise eine Kavität auf, an deren Boden der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip angeordnet sind. In der Kavität können die Halbleiterchips vom Konversionselement umgeben und bedeckt sein, so dass sie dort in das Konversionselement eingebettet sind. Mit Vorteil kann in diesem Fall eine Mischung des warmweißen Lichts und des cyanfarbigen Lichts zum Mischlicht im Gehäuse erfolgen. Das Gehäuse kann dazu zum Beispiel den Halbleiterchips und dem Konversionselement zugewandte Innenflächen aufweisen, die für das cyanfarbige sowie das warmweiße Licht reflektierend ausgebildet sind.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the first semiconductor chip, the second semiconductor chip and the conversion element are arranged in a common housing. The housing has, for example, a cavity, on the bottom of which the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are arranged. In the cavity, the semiconductor chips can be surrounded and covered by the conversion element, so that they are embedded there in the conversion element. In this case, the warm white light and the cyan light can advantageously be mixed with the mixed light in the housing. For this purpose, the housing can have, for example, inner surfaces facing the semiconductor chips and the conversion element, which are designed to be reflective for the cyan-colored and warm-white light.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements umfasst der zweite Halbeiterchip einen aktiven Bereich, der dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen wenigstens 480 nm und höchstens 490 nm zu emittieren. Das heißt, das cyanfarbige Licht wird direkt vom Halbleiterchip ohne die Verwendung eines zusätzlichen Konversionselements oder eines zusätzlichen Leuchtstoffes erzeugt. Auch dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau des strahlungsemittierenden Bauelements.According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the second semiconductor chip comprises an active region which is set up to emit electromagnetic radiation with a peak wavelength between at least 480 nm and at most 490 nm. That is, the cyan light is generated directly from the semiconductor chip without the use of an additional conversion element or an additional phosphor. This also enables a particularly compact structure of the radiation-emitting component.

Ein hier beschriebenes strahlungsemittierendes Bauelement bietet unter anderem den Vorteil, dass die Veränderung der Farbtemperatur innerhalb des Bauelements erfolgen kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass nur eine lichtemittierende Oberfläche, zum Beispiel eine freiliegende Außenfläche des Konversionselements für alle Farbtemperaturen und Farborte berücksichtigt werden muss. Dadurch kann das optische System, welches dem strahlungsemittierenden Bauelement nachgeordnet ist, besonders einfach ausgebildet sein.A radiation-emitting component described here offers the advantage, among other things, that the color temperature can be changed within the component. This has the advantage that only one light-emitting surface, for example an exposed outer surface of the conversion element, has to be taken into account for all color temperatures and color locations. As a result, the optical system, which is arranged downstream of the radiation-emitting component, can be particularly simple.

Zudem ergibt sich für das Mischlicht keine örtliche Trennung der Farbtemperatur. Das heißt, das strahlungsemittierende Bauelement kann homogen über die gesamte lichtemittierende Außenfläche Licht der gleichen Farbtemperatur emittieren. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn zusätzliche optische Elemente dem strahlungsemittierenden Bauelement nachgeordnet sein sollen, da diese somit auf eine einzige lichtemittierende Fläche optimiert sein können. Zudem kann auf zusätzliche mischende Optiken verzichtet werden.In addition, there is no local separation of the color temperature for the mixed light. This means that the radiation-emitting component can emit light of the same color temperature homogeneously over the entire light-emitting outer surface. This is particularly advantageous if additional optical elements are to be arranged after the radiation-emitting component, since they can thus be optimized for a single light-emitting surface. In addition, there is no need for additional mixing optics.

Insgesamt kann die Anzahl von strahlungsemittierenden Bauelementen und Optiken reduziert werden, indem die Mischung zum Mischlicht innerhalb des Bauelements stattfindet.Overall, the number of radiation-emitting components and optics can be reduced by mixing the mixed light within the component.

Weiter ist das strahlungsemittierende Bauelement besonders einfach ansteuerbar, da die Farbtemperatur des Mischlichts beispielsweise ausschließlich abhängig von der Bestromung des zweiten Halbleiterchips sein kann.Furthermore, the radiation-emitting component can be controlled in a particularly simple manner, since the color temperature of the mixed light can, for example, be exclusively dependent on the energization of the second semiconductor chip.

Im Folgenden wird ein hier beschriebenes strahlungsemittierendes Bauelement anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.A radiation-emitting component described here is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and the associated figures.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauelements anhand einer schematischen Schnittdarstellung.The 1 shows an embodiment of a radiation-emitting component described here using a schematic sectional view.

Anhand der grafischen Auftragungen der 2, 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauelementen näher erläutert.Based on the graphic plots of the 2nd , 3rd and 4th Exemplary embodiments of radiation-emitting components described here are explained in more detail.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.Identical, similar or identically acting elements are provided with the same reference symbols in the figures. The figures and the proportions of the elements shown in the figures among one another are not to be considered to scale. Rather, individual elements can be shown in an exaggerated size for better representation and / or for better comprehensibility.

Das strahlungsemittierende Bauelement des Ausführungsbeispiels der 1 umfasst einen ersten Halbleiterchip 1, der im Betrieb blaues Licht emittiert. Das blaue Licht weist beispielsweise eine Peakwellenlänge auf, die bei zirka 475 nm liegen kann, vergleiche dazu beispielsweise den linken Peak des Spektrums 44 in der 4.The radiation-emitting component of the embodiment of FIG 1 comprises a first semiconductor chip 1 which emits blue light during operation. The blue light has a peak wavelength, for example, which can be around 475 nm, compare, for example, the left peak of the spectrum 44 in the 4th .

Der erste Halbleiterchip erzeugt das blaue Licht 51 dabei vorzugsweise direkt, zum Beispiel in einem aktiven Bereich 15.The first semiconductor chip generates the blue light 51 preferably directly, for example in an active area 15 .

Das strahlungsemittierende Bauelement umfasst weiter einen zweiten Halbleiterchip, der im Betrieb cyanfarbiges Licht 52 aus einem aktiven Bereich 25 emittiert. Die beiden strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1, 2 sind in einem Gehäuse 6 angeordnet. Sie sind ferner vom Konversionselement 3 umgeben. Das Konversionselement 3 umfasst ein Matrixmaterial 32, das zum Beispiel mit einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial wie Epoxidharz und/oder Silikon gebildet ist. In das Matrixmaterial 32 sind Partikel eines Leuchtstoffes 31 eingebracht. The radiation-emitting component further comprises a second semiconductor chip, which in operation is cyan-colored light 52 from an active area 25th emitted. The two radiation-emitting semiconductor chips 1 , 2nd are in one housing 6 arranged. You are also from the conversion element 3rd surround. The conversion element 3rd comprises a matrix material 32 , which is formed for example with a translucent plastic material such as epoxy resin and / or silicone. In the matrix material 32 are particles of a phosphor 31 brought in.

Das blaue Licht 51 trifft auf den Leuchtstoff 31, wodurch Sekundärstrahlung 53 erzeugt wird. Die Sekundärstrahlung 53 und das blaue Licht 51 mischen sich im Konversionselement 3 zum warmweißen Licht 54. Das warmweiße Licht 54 kann sich mit dem cyanfarbigen Licht 52 im Konversionselement 3 zu Mischlicht 55 mischen, dessen Farbtemperatur einstellbar ist.the blue light 51 meets the phosphor 31 , causing secondary radiation 53 is produced. The secondary radiation 53 and the blue light 51 mix in the conversion element 3rd to warm white light 54 . The warm white light 54 can deal with the cyan light 52 in the conversion element 3rd to mixed light 55 mix, whose color temperature is adjustable.

Die Einstellung der Farbtemperatur wird beispielsweise anhand der 2 näher erläutert. Die 2 zeigt ein CIE CX,CY Diagramm mit der Planckkurve 5. In das Diagramm ist eine erste Konversionslinie 21 für einen zweiten Halbleiterchip 2 eingezeichnet, der cyanfarbiges Licht mit einer Peakwellenlänge von zirka 487 nm emittiert. Ferner ist eine zweite Konversionslinie 22 eingezeichnet für cyanfarbiges Licht mit einer Peakwellenlänge von zirka 485 nm. Schließlich ist eine dritte Konversionslinie 23 für cyanfarbiges Licht mit einer Peakwellenlänge von zirka 482 nm eingezeichnet.The setting of the color temperature is based, for example, on the 2nd explained in more detail. The 2nd shows a CIE CX, CY diagram with the Planck curve 5 . In the diagram is a first conversion line 21 for a second semiconductor chip 2nd drawn in, which emits cyan light with a peak wavelength of approximately 487 nm. There is also a second conversion line 22 drawn for cyan-colored light with a peak wavelength of approximately 485 nm. Finally, there is a third conversion line 23 for cyan-colored light with a peak wavelength of approximately 482 nm.

Wie aus der Darstellung der 2 ersichtlich ist, können mit zweiten Halbleiterchips 2 unterschiedlicher Peakwellenlänge unterschiedliche Bereiche für die Einstellung der Farbtemperatur ausgewählt werden. Die Farbtemperatur kann dabei zwischen den Werten Tmin und Tmax eingestellt werden, die jeweils durch die Schnittpunkte der Konversionslinie mit der Planckkurve 5 bestimmt sind. So ergibt sich für die zweite Konversionslinie 22 beispielsweise eine Einstellbarkeit der Farbtemperatur zwischen Tmin zirka 3000 K und Tmax zirka 5000 K.As from the representation of the 2nd can be seen with second semiconductor chips 2nd different peak wavelength different areas can be selected for setting the color temperature. The color temperature can vary between the values Tmin and Tmax can be set, each by the intersection of the conversion line with the Planck curve 5 are determined. This results for the second conversion line 22 For example, the color temperature can be adjusted between Tmin approximately 3000 K and Tmax approximately 5000 K.

Dies setzt jeweils eine Leuchtstoffmischung für das Konversionselement 3 voraus, die zusammen mit dem Licht 51 des ersten Halbleiterchips warmweißes Licht emittiert.This sets a phosphor mixture for the conversion element 3rd ahead, along with the light 51 of the first semiconductor chip emits warm white light.

Die 3 zeigt schematisch eine Auftragung entsprechend der 2 für eine vierte Konversionslinie 24, bei der die Peakwellenlänge des zweiten Halbleiterchips 2 480 nm beträgt. Mit einem solchen cyanfarbigen Licht ist es möglich, besonders kaltweißes Licht hoher Farbtemperatur zu erzeugen.The 3rd shows schematically an application according to the 2nd for a fourth conversion line 24th , at which the peak wavelength of the second semiconductor chip 2nd Is 480 nm. With such a cyan-colored light, it is possible to produce particularly cold-white light with a high color temperature.

Zur Erläuterung sind in der 4 verschiedene Spektren dargestellt. Das Spektrum 41 ist das Spektrum vom warmweißen Licht erzeugt mit dem ersten Halbleiterchip und dem Konversionselement 3. Im Vergleich dazu zeigt das Spektrum 42 ein Spektrum für kaltweißes Licht erzeugt mit dem ersten Halbleiterchip 1 und einer Leuchtstoffmischung zur Erzeugung von kaltweißem Licht. Das Spektrum 43 ist das Spektrum eines zweiten Halbleiterchips 2 mit einer Peakwellenlänge bei 482 nm. Das Spektrum 44 zeigt eine Überlagerung des Spektrums 42 mit dem Spektrum 43.For explanation are in the 4th different spectra are shown. The spectrum 41 is the spectrum of warm white light generated with the first semiconductor chip and the conversion element 3rd . In comparison, the spectrum shows 42 generates a spectrum for cold white light with the first semiconductor chip 1 and a phosphor mixture to produce cool white light. The spectrum 43 is the spectrum of a second semiconductor chip 2nd with a peak wavelength at 482 nm. The spectrum 44 shows an overlay of the spectrum 42 with the spectrum 43 .

Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.The features and exemplary embodiments described in connection with the figures can be combined with one another in accordance with further exemplary embodiments, even if not all combinations are explicitly described. Furthermore, the exemplary embodiments described in connection with the figures may alternatively or additionally have further features as described in the general part.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not restricted to the exemplary embodiments by the description based on these. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteReference list

11
erster Halbleiterchip (blau)first semiconductor chip (blue)
1515
aktiver Bereichactive area
22nd
zweiter Halbleiterchip (cyan)second semiconductor chip (cyan)
2121
erste Konversionsliniefirst conversion line
2222
zweite Konversionsliniesecond conversion line
2323
dritte Konversionsliniethird conversion line
2424th
vierte Konversionsliniefourth conversion line
2525th
aktiver Bereichactive area
33rd
KonversionselementConversion element
3131
LeuchtstoffFluorescent
3232
MatrixmaterialMatrix material
4141
Spektrum von warmweißem Licht erzeugt mit dem ersten Halbleiterchip 1 Spectrum of warm white light generated with the first semiconductor chip 1
4242
Spektrum von kaltweißem Licht erzeugt mit dem ersten Halbleiterchip 1 Spectrum of cool white light generated with the first semiconductor chip 1
4343
Spektrum des zweiten Halbleiterchips 2 Spectrum of the second semiconductor chip 2nd
4444
Spektrum der Überlagerung von Spektrum 42 mit Spektrum 43 Spectrum of spectrum overlay 42 with spectrum 43
5 5
Planckkurve Planck curve
5151
blaues Lichtblue light
5252
cyanfarbiges Lichtcyan light
5353
SekundärstrahlungSecondary radiation
5454
warmweißes Lichtwarm white light
5555
Michschlicht Michlich
66
Gehäusecasing
TminTmin
niedrigster Wert der Farbtemperaturlowest value of the color temperature
TmaxTmax
höchster Wert der Farbtemperaturhighest value of color temperature

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Strahlungsemittierendes Bauelement mit - einem ersten Halbleiterchip (1), der im Betrieb blaues Licht (51) emittiert, - einem zweiten Halbleiterchip (2), der im Betrieb cyanfarbiges Licht (52) emittiert, und - einem Konversionselement (3), das im Betrieb Sekundärstrahlung (53) emittiert, wobei - das Konversionselement (3) dem ersten Halbleiterchip (1) nachgeordnet ist, - das Konversionselement (3) die Sekundärstrahlung (53) unter Anregung mit dem blauen Licht (51) des ersten Halbleiterchips (1) emittiert, und - die Sekundärstrahlung (53) sich mit dem blauen Licht (51) zu warmweißem Licht (54) mischt.Radiation-emitting component with - a first semiconductor chip (1) which emits blue light (51) during operation, - A second semiconductor chip (2) which emits cyan light (52) during operation, and - A conversion element (3) which emits secondary radiation (53) during operation, wherein - The conversion element (3) is arranged after the first semiconductor chip (1), - The conversion element (3) emits the secondary radiation (53) under excitation with the blue light (51) of the first semiconductor chip (1), and - The secondary radiation (53) mixes with the blue light (51) to warm white light (54). Strahlungsemittierendes Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, das dazu eingerichtet ist, im Betrieb Mischlicht (55) aus dem warmweißen Licht (54) und dem cyanfarbigen Licht (52) zu emittieren.Radiation-emitting component according to the preceding claim, which is set up to emit mixed light (55) from the warm white light (54) and the cyan light (52) during operation. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterchip (1) und der zweite Halbleiterchips (2) unabhängig voneinander betreibbar sind.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the first semiconductor chip (1) and the second semiconductor chip (2) can be operated independently of one another. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Farbtemperatur des Mischlichts (55) einstellbar ist.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the color temperature of the mixed light (55) is adjustable. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Farbtemperatur des Mischlichts (55) zwischen einem niedrigsten Wert (Tmin) und einem höchsten Wert (Tmax) einstellbar ist, wobei der Unterschied zwischen dem niedrigsten Wert (Tmin) und dem höchsten Wert (Tmax) wenigstens 1500 K beträgt.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the color temperature of the mixed light (55) is adjustable between a lowest value (Tmin) and a highest value (Tmax), the difference between the lowest value (Tmin) and the highest value (Tmax ) is at least 1500 K. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Konversionselement (3) dem zweiten Halbleiterchip (2) nachgeordnet ist.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the conversion element (3) is arranged after the second semiconductor chip (2). Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterchip (1) und der zweite Halbleiterchip (2) in das Konversionselement (3) eingebettet sind.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the first semiconductor chip (1) and the second semiconductor chip (2) are embedded in the conversion element (3). Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterchip (1), der zweite Halbleiterchip (2) und das Konversionselement (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (6) angeordnet sind.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the first semiconductor chip (1), the second semiconductor chip (2) and the conversion element (3) are arranged in a common housing (6). Strahlungsemittierendes Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem eine Mischung des warmweißen Lichts (54) und des cyanfarbigen Lichts (52) zum Mischlicht (55) im Gehäuse (6) erfolgt.Radiation-emitting component according to the preceding claim, in which the warm white light (54) and the cyan-colored light (52) are mixed with the mixed light (55) in the housing (6). Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Halbeiterchip (2) einen aktiven Bereich (25) aufweist, der dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen wenigstens 480 nm und höchstens 490 nm zu emittieren.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the second semiconductor chip (2) has an active region (25) which is set up to emit electromagnetic radiation with a peak wavelength between at least 480 nm and at most 490 nm.
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